單極性和雙極性PWM調(diào)制的區(qū)別在哪里詳解PWM中的單極性和雙極性

　　本文主要是關(guān)于單極性和雙極性PWM調(diào)制的相關(guān)介紹，并著重對單極性和雙極性PWM調(diào)制的區(qū)別進(jìn)行了詳盡描述。

　　PWM控制的基本原理

　　PWM（PulseWidthModulaTIon）控制就是對脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)。即通過對一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來等效地獲得所需要的波形。PWM控制技術(shù)在逆變電路中的應(yīng)用最為廣泛，對逆變電路的影響也最為深刻，PWM控制技術(shù)在逆變電路中的應(yīng)用也最具代表性。

　　面積等效原理是PWM控制技術(shù)的重要理論基礎(chǔ)，即在采樣控制中，沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的同一環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同。其中，沖量指的是窄脈沖的面積；效果基本相同是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。如圖1.1.1（1）所示，三個(gè)窄脈沖形狀不同，但是它們的面積都等于1，當(dāng)它們分別加在如圖1.1.1（2）（a）所示的R-L電路上時(shí)，并設(shè)其電流i（t）為電路的輸出，則其輸出響應(yīng)波形基本相同且如圖1.1.1（2）（b）所示。

　　一、什么是單極性PWM和雙極性PWM

　　通俗的說：單極性PWM就是PWM波形在半個(gè)周期中只在單極性范圍內(nèi)變化。雙極性PWM就是PWM波形在半個(gè)周期中有正、有負(fù)。

　　單、雙極性是根據(jù)對低電平的不同定義而言的，然后所謂單極性，指的是以0V為低電平，雙極性，指的是以“與高電平大小相等，極性方向相反（即在橫軸下面）”的電位為低電平。

　　我們知道，PWM波形的產(chǎn)生是通過載波和信號波兩個(gè)波形共同作用而成的，基本元素只有兩個(gè)，高電平和低電平，信號波比載波高，則為高電平，比載波低，則為低電平。

　　二、單極性PWM原理

　　產(chǎn)生單極性PWM模式的基本原理如下所示。首先由同極性的三角波載波信號ut。與調(diào)制信號ur，比較（圖（a）），產(chǎn)生單極性的PWM脈沖（圖（b））；然后將單極性的PWM脈沖信號與圖（c）所示的倒相信號UI相乘，從而得到正負(fù)半波對稱的PWM脈沖信號Ud，如圖（d）所示。

　　三、單極性PWM的特點(diǎn)

　　單極模式，即電機(jī)電樞驅(qū)動(dòng)電壓極性是單一的。

　　優(yōu)點(diǎn)：啟動(dòng)快，能加速，剎車，能耗制動(dòng)，能量反饋，調(diào)速性能不如雙極模式好，但是相差不多，電機(jī)特性也比較好。如果接成H橋模式，也能實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)。在負(fù)載超速時(shí)也能提供反向力矩。

　　缺點(diǎn)：剎車時(shí)，不能減速到0，速度接近0速度時(shí)沒有制動(dòng)力。不能突然倒轉(zhuǎn)。動(dòng)態(tài)性能不好，調(diào)速靜差稍大。

　　四、雙極性PWM原理

　　雙極性PWM控制模式采用的是正負(fù)交變的雙極性三角載波ut與調(diào)制波ur，如下圖所示，可通過ut與ur，的比較直接得到雙極性的PWM脈沖，而不需要倒相電路。

　　五、雙極性PWM的特點(diǎn)

　　雙極模式，即電樞電壓極性是正負(fù)交替的。

　　優(yōu)點(diǎn)：能正反轉(zhuǎn)運(yùn)行，啟動(dòng)快，調(diào)速精度高，動(dòng)態(tài)性能好，調(diào)速靜差小，調(diào)速范圍大，能加速，減速，剎車，倒轉(zhuǎn)，能在負(fù)載超過設(shè)定速度時(shí)，提供反向力矩，能克服電機(jī)軸承的靜態(tài)摩擦力，產(chǎn)生非常低的轉(zhuǎn)速。

　　缺點(diǎn)：控制電路復(fù)雜。

　　SPWM的單極性和雙極性

　　所謂雙極性，是SPWM波信號中既包含了正弦信號正半周的信息，又包含了負(fù)半周的信息。反應(yīng)在逆變橋上，一般用于半橋，上下兩管按主三角波的頻率交替導(dǎo)通，而非按10MS交替。當(dāng)然，用作全橋，對角的SPWM完全一樣就行了。此時(shí)是4路SPWM

　　所謂單極性，是SPWM波信號中只包含了正弦信號正半周或負(fù)半周的信息。單極性一般用推挽或全橋。反應(yīng)在推挽上，兩管交替按10MS的時(shí)間導(dǎo)通，但是導(dǎo)通的管，在10MS內(nèi)按三角波的頻率導(dǎo)通，而非象方波一直導(dǎo)通。表現(xiàn)在全橋上，因?yàn)閮陕返纳媳叟c下臂是人工反相的。AB輸出是以10MS交替，所以此時(shí)是3路SPWM和一路方波信號。

　　顯而易見，單極性的SPWM，AB兩路輸出的是交替輸出SPWM信號。

　　雙極性SPWM，AB兩路輸出的一直是SPWM信號。

　　很多人可能會笑，雙極性的SPWM上下管一直輪換導(dǎo)通，對應(yīng)半橋時(shí)，電流從正電流到中點(diǎn)，馬上又被流到了負(fù)極，怎么輸出。我和某些大師談到雙極性的SPWM本質(zhì)，是減法器，他們表示出我張冠李戴的表情。其實(shí)雙極性的精髓就在這里，上下管一直以高頻反相交替導(dǎo)通，電感才有續(xù)流回路。就好比全橋中我們要人工反相SPWM信號來續(xù)流。上下兩管的導(dǎo)通時(shí)間是不同的，二者時(shí)間相差越大，輸出的電壓越正或越負(fù)，為正弦波的谷峰或谷底。當(dāng)二者的時(shí)間相差，則輸出為0.表現(xiàn)在正弦波的交越處。當(dāng)然了，二者的差值變化，正是按50HZ正弦波變化的。

　　目前99.999%的都是單極性的SPWM方式。8010比較特殊，它的本質(zhì)是雙極性，但人為地把它變成了單極性，雖然此方法看似巧妙，但與論壇常見的方式還是有點(diǎn)差別。普通的全橋中，主功率SPWM信號一直在下臂，雖然上臂全交替出現(xiàn)，但它的作用只是續(xù)流，不是主功率通道！這就是為什么很多人，包括我本人試驗(yàn)8010會出現(xiàn)高頻上管明顯比其他管熱的原因。因?yàn)樵谧耘e的情況下，如此高頻，大電流時(shí)，MOS一定會出現(xiàn)欠驅(qū)動(dòng)。而這種表現(xiàn)，在工頻時(shí)更為明顯，因?yàn)榈蛪篗OS的結(jié)電容一般遠(yuǎn)大于高壓MOS。當(dāng)然，8010不論從哪個(gè)角度上講，都遠(yuǎn)非本論壇吹水級的一些單片機(jī)要做的好，改變此缺陷，就更上一層樓（雖然省了一個(gè)電感，但2個(gè)電感時(shí)可以小一點(diǎn)，差別不大）